WO2005059407A1

WO2005059407A1 - 回転伸縮リンク機構

Info

Publication number: WO2005059407A1
Application number: PCT/JP2004/018952
Authority: WO
Inventors: Ichiro Kawabuchi; Susumu Tachi; Naoki Kawakami
Original assignee: The University Of Tokyo
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-06-30
Also published as: US7926370B2; US20070193398A1; JP4618769B2; JP2005180566A

Abstract

　仮想的な回転軸を有する回転関節を実現する回転伸縮リンク機構を提供する。第１の仮想中心線３を有する第１のリンク５と第２の仮想中心線７を有する第２のリンク９を回転伸縮関節機構１１を介して連結するように回転伸縮リンク機構１を構成する。回転伸縮関節機構１１は、第１の仮想中心線３と第２の仮想中心線７とが重なっている状態から第１の仮想中心線３に対して第２の仮想中心線７が交差しながら回転する際に、第１の仮想中心線３と第２の仮想中心線７との交差点が第１の仮想中心線７上をその回転角に応じる所定の距離だけ変位するように第１及び第２のリンク５，９を連結して構成されている。

Description

明細書

回転伸縮リンク機構

技術分野

[0001] 本発明は、回転伸縮関節機構を有する回転伸縮リンク機構に関するものである。

背景技術

[0002] 特開 2003—117873公幸艮及び特開 2003—175484公幸艮 (こ示されるよう (こ、ロボットアーム等に用いられる一般的な機構としては、実体の回転軸を有する回転関節機構を介して二つのリンクを回転させるリンク機構が知られている。

特許文献 1 :特開 2003-117873公報

特許文献 2：特開 2003 - 175484公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力ながら、二つのリンクが相対的に回転する機構において、両者間の回転中心付近に空間を必要とする用途が存在し、そのような用途に対しては実体の回転軸を有する一般的な回転関節機構が適用できない。例えば、図 9に示すように人体 (ここでは指）の動きに沿って一般的なリンク機構を動力そうとすると、次のような問題が生じる。まず、図 9の上段の図に示すように一般的なリンク機構を指の上部に配置 (すなわち、指の回転軸とリンク機構の回転軸が平行になるように配置）した場合は、指の関節の回転角が大きくなるとリンク機構が指に衝突してしまい、 45度程度より大きな可動角は得られない。一般的なリンク機構を指の側面に配置 (すなわち、人体の関節の回転軸と一般的なリンク機構の関節機構の回転軸の位置を一致させるように配置）した場合は、指とリンク機構は同じ運動をすることができるが、関節軸の延長線上にリンク機構が存在するため、その配置空間が存在しない人体 (例えば手の中指）に適用することができない。

[0004] 本発明の目的は、二つのリンクが回転しかつ伸縮することができる回転伸縮リンク機構を提供することにある。

[0005] 本発明の目的は、仮想的な回転軸を有する回転関節を実現する回転伸縮リンク機構を提供することにある。

[0006] 本発明の他の目的は、少ないスペースでも配置することができる回転伸縮リンク機構を提供することにある。

[0007] 本発明のさらに他の目的は、少ない部品数で構成することができる回転伸縮リンク機構を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の回転伸縮リンク機構は、第 1の仮想中心線を有する第 1のリンクと第 2の仮想中心線を有する第 2のリンクとが回転伸縮関節機構を介して連結されて構成されている。ここで第 1及び第 2のリンクは、本発明の回転伸縮リンク機構において後に詳述する回転伸縮関節機構に拘束される部材あり、回転伸縮関節機構を介して相互に連結されかつ連動する部材である。また、第 1及び第 2の仮想中心線は、第 1及び第 2 のリンクの内部に仮想された中心線を意味し、第 1及び第 2の仮想中心線は重なった状態にあり、第 1のリンクと第 2のリンクとが直交する状態では第 1及び第 2の中心線も直交する。

[0009] 本発明では、回転伸縮関節機構は、第 1の仮想中心線と第 2の仮想中心線とが重なっている状態から第 1の仮想中心線に対して第 2の仮想中心線が交差しながら回転する際に、第 1の仮想中心線と第 2の仮想中心線との交差点が第 1の仮想中心線上をその回転角に応じる所定の距離だけ変位するように第 1及び第 2のリンクを連結するように構成されている。第 1の仮想中心線と第 2の仮想中心線との交差点は、第 1 及び第 2のリンクが連動する際に、第 1及び第 2の仮想中心線が相互に交わる点を意味する。第 1の仮想中心線上をその回転角に応じる所定の距離だけ変位するとは、第 2のリンクが第 1のリンクに対して回転する際にその回転角に対応した第 1の仮想中心線上の所定の距離を上記交差点が移動することを意味している。このような回転伸縮リンク機構を採用すると、第 1及び第 2のリンクが回転伸縮関節機構を介して実体の構造部材が存在しない仮想の回転軸を中心として相互に回転運動することができる。

[0010] 第 1のリンクは、所定の間隔をあけて対向する第 1及び第 2の対向壁部を有しており、第 2のリンクは、第 1の対向壁部と対向する第 1の被対向壁部と第 2の対向壁部と対向する第 2の被対向壁部とを有している。そして、上述の回転伸縮関節機構は、第 1 の被対向壁部に設けられて第 2の仮想中心線に沿って延びる第 1のラックギヤと、第

1のラックギヤと嚙み合う複数の歯を備えて第 1のラックギヤ上を転動し且つ第 1の仮想中心線に沿ってスライドするように第 1の対向壁部にスライド可能に支持された第 1 のセクタ一ギヤと、第 ₂の対向壁部に設けられて第 1の仮想中心線に沿って延びる第

2のラックギヤと、第 2のラックギヤと嚙み合う複数の歯を備えて第 2のラックギヤ上を転動し且つ第 2の仮想中心線に沿ってスライドするように第 2の被対向壁部にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤとを備えている。第 2のリンクの第 1の被対向壁部に一体に構成された第 1のラックギヤ上を第 1のリンクの第 1の対向壁部にスライド可能に支持された第 1のセクタ一ギヤが複数の歯を介して転動し、第 1のリンクの第 2 の対向壁部に一体に構成された第 2のラックギヤ上を第 2のリンクの第 2の被対向壁部にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤが複数の歯を介して転動するため、第 1及び第 2のリンクの運動に剛性を与えることができる。

[0011] 本発明では、第 1及び第 2の仮想中心線が共に存在する仮想平面に垂直に投影して見る状態において、第 1のラックギヤに対する第 1のセクタ一ギヤの相対的な第 1の回転量及び第 1の回転方向と第 2のラックギヤに対する第 2のセクタ一ギヤの相対的な第 2の回転量及び第 2の回転方向については、第 1及び第 2の回転量が等しく且つ第 1及び第 2の回転方向が逆になり、第 1のセクタ一ギヤの第 1の仮想中心線に沿う第 1のスライド量及び第 1のスライド方向と第 2のセクタ一ギヤの第 2の仮想中心線に沿う第 2のスライド量及び第 2のスライド方向については、第 1及び第 2のスライド量が等しく且つ第 1及び第 2のスライド方向が相対的に逆方向になるように、第 1のラックギャ及び第 1のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係と、第 2のラックギヤ及び第 2のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係とが定められている。

[0012] ここで、第 1及び第 2の仮想中心線が共に存在する仮想平面とは、第 1及び第 2の仮想中心線が相互に交差する状態で共に存在しうる仮想された平面を意味する。このように第 1のラックギヤ及び第 1のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係と、第 2のラックギヤ及び第 2のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係とを定めると、第 1のリンクに対する第 2のリンクの転動運動及び伸縮運動を一義的に定めることができる。

[0013] 第 1のラックギヤ及び第 1のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係と、第 2 のラックギヤ及び第 2のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係とは、第 1の仮想中心線に対して第 2の仮想中心線が相対的に回転する際に仮想平面上に生ずる第 2の仮想中心線の回転中心と第 1の仮想中心線との間の最短距離及びこの回転中心と第 2の仮想中心線との間の最短距離が常に実質的に一定になるように定められている。ここで回転中心の一般的な定義は、平面上のある物の運動がある点回りの回転運動とみなせる場合におけるその点のことであり、この定義を本件に適用すると、第 2の仮想中心線が運動する際にある点との間の最短距離が一定であれば、第 2 の仮想中心線はその点を回転中心とする回転運動をしていることになる。

[0014] 本発明の回転伸縮リンク機構は、第 1のセクタ一ギヤを第 1のラックギヤに対して転動させる駆動力、第 1のセクタ一ギヤを第 1の仮想中心線に添って直動させる駆動力、第 2のセクタ一ギヤを第 2のラックギヤに対して転動させる駆動力及び第 2のセクタ一ギヤを第 2の仮想中心線に添って直動させる駆動力のうち、少なくとも一つの駆動力を発生する駆動力付与機構を更に備えている。この駆動力付与機構により、回転伸縮リンク機構を駆動させることができる。

[0015] 具体的な駆動力付与機構としては、第 1及び第 2の仮想中心線間の交差点上に仮想平面に対して軸線が垂直に延び且つ第 1及び第 2のセクタ一ギヤを回転自在に貫通する共通軸と、共通軸に支持されたプーリに掛かって第 1及び第 2の仮想中心線の両方に沿って伸びる駆動ロープと、駆動ロープを卷き取るロープ卷き取り装置と、前記駆動ロープの張力を自在に発生するロープ張力発生機構とを備えている。そして、ロープ巻き取り装置力も引き出された駆動ロープの先端は第 1のリンクまたは第 2 のリンクの一方に固定されており、駆動ロープはロープ卷き取り装置により卷き取られること及びロープ張力出力発生機構により張力が与えられることにより、第 1のセクタ一ギヤを第 1の仮想中心線に沿って直動させる駆動力および第 2のセクタ一ギヤを第 2の仮想中心線に沿って直動させる駆動力の両方を発生することができる。

[0016] 上記のロープ張力発生機構を中心とした駆動力付与機構では、外力が働力、ない限り駆動ロープを引き出すことができなレ、。そこで、第 1のリンクと第 2のリンクとの間には、第 1の仮想中心線と第 2の仮想中心線とを相対的に回転させようとする力を常時発生する復帰機構が設けられている。このような復帰機構を設けると、駆動力付与機構において駆動ロープの卷き取り及び引き出しに必要な駆動ロープに張力を与えることができ、さらに駆動ロープのたわみを防止することができるために回転伸縮リンク機構に剛性を与えることができる。

[0017] 第 1及び第 2の対向壁部の間に第 2のリンクが位置するように構成することができる。具体的には、第 2のリンクの第 1の被対向壁部と第 2の被対向壁部とを所定の間隔をあけて配置し、第 1の対向壁部、第 1の被対向壁部、第 2の被対向壁部及び第 2の対向壁部の順番に交互に並ぶように第 1のリンクと第 2のリンクとが組み合わされるように構成することができる。このようにすると、少ない部品数でし力コンパクトに回転伸縮リンク機構を構成することができるため、回転伸縮リンク機構の小型化、低コストィ匕を図ることができる。

[0018] また、第 2のリンクの第 1の被対向壁部と第 2の被対向壁部とは所定の間隔をあけて配置された第 1のリンクと第 2のリンクとが組み合わせとしては、第 1の対向壁部、第 1 の被対向壁部、第 2の対向壁部及び第 2の被対向壁部の順番に交互に並ぶようにしてもよレ、。このようにしても、少ない部品数でし力もコンパクトに回転伸縮リンク機構を構成すること力できる。

[0019] 第 1のセクタ一ギヤ及び第 1の対向壁部の一方並びに第 2のセクタ一ギヤ及び第 2 の被対向壁部の一方にはそれぞれスライド用凸部が設けられ、第 1のセクタ一ギヤ及び第 1の対向壁部の他方並びに第 2のセクタ一ギヤ及び第 2の被対向壁部の他方にスライド用凸部がスライド可能に嵌合されるスライド用凹部がそれぞれ設けられている。スライド用凸部はスライド用凹部に嵌合されるため、スライド用凹部の寸法よりも僅かに小さくなつている。スライド用凹部は、スライド用凸部を嵌合した状態でスライドを許容するものであればよいため、第 1のセクタ一ギヤ及び第 1の対向壁部の他方並びに第 2のセクタ一ギヤ及び第 2の被対向壁部の他方に対して貫通していても貫通していなくてもよレ、。スライド用凸部は、スライド凹部に嵌合されてスライドすることにより、第 1 のリンクは第 2のリンクに対して伸縮運動をし、第 2のリンクは第 1のリンクに対して伸縮運動をすることができる。これに回転運動が加わることにより、本発明の回転伸縮リンク機構の回転運動及び伸縮機構を実現することができる。

[0020] 第 1のリンクの対向壁部及び第 2のリンクの被対向壁部の少なくとも一方は、対応する仮想中心線方向の長さが機械的に調節できるように構成されている。機械的に調整できるようにするために、例えばリンクを仮想中心線方向にスライド可能なスライド機構を介して結合される二つの分割リンクと、これら二つの分割リンクとスライド機構とを固定状態にする構造とにより構成する。固定状態にする構造としては、ビス止め等を用いることができる。このようにリンクの長さを機械的に調整できるようにすると、用途に応じてリンクの長さを設定できるので、リンクの種類を多種類用意する必要がなくなって、汎用性が高くなる。

[0021] また、スライド用凹部内にビス止めを設けることにより、スライド用凸部がスライド用凹部内をスライドする距離を制限してもよい。これにより、回転伸縮リンク機構の可動範囲を調整したい場合でも、部品を取り替える必要がない。

[0022] 回転伸縮関節機構は、第 1の被対向壁部に設けられて第 2の仮想中心線に沿って延びる第 1のラックギヤと、第 1の仮想中心線に沿ってスライドするように第 1の対向壁部にスライド可能に支持された第 1のセクタ一ギヤと、第 1のラックギヤ及び第 1のセクターギヤの間に位置して両者と嚙み合って回転する第 1の反転ギヤと、第 2の対向壁部に設けられて第 1の仮想中心線に沿って延びる第 2のラックギヤと、第 2の仮想中心線に沿ってスライドするように第 2の被対向壁部にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤと、第 2のラックギヤと第 2のセクタ一ギヤとの間に位置して両者と嚙み合つて回転する第 2の反転ギヤとを備えている。このような第 1及び第 2の反転ギヤを用レ、た回転伸縮リンク機構を採用することにより、第 1および第 2のラックギヤや第 1および第 2のセクタ一ギヤを、第 1の仮想中心線に対する第 2の仮想中心線の回転中心力大きく離すことが可能となり、その回転中心付近の空間をより大きく取ることが可能となる。

[0023] 本発明の回転伸縮リンク機構では、第 1及び第 2の仮想中心線が共に存在する仮想平面に垂直に投影して見る状態において、第 1のラックギヤに対する第 1のセクタ一ギヤの相対的な第 1の回転量及び第 1の回転方向と第 2のラックギヤに対する第 2 のセクタ一ギヤの相対的な第 ₂の回転量及び第 ₂の回転方向については、第 1及び第 2の回転量が等しく且つ第 1及び第 2の回転方向が逆になり、第 1のセクタ一ギヤの第 1の仮想中心線に沿う第 1のスライド量及び第 1のスライド方向と第 2のセクタ一ギヤの第 2の仮想中心線に沿う第 2のスライド量及び第 2のスライド方向については、第 1及び第 2のスライド量が等しく且つ第 1及び第 2のスライド方向が相対的に逆方向になるように、第 1のラックギヤ、第 1のセクタ一ギヤ及び第 1の反転ギヤの形状、大きさ及びその位置関係と、第 2のラックギヤ、第 2のセクタ一ギヤ及び第 2の反転ギヤの形状、大きさ及びその位置関係とを定めることができる。このように第 1のラックギヤ、第 1のセクタ一ギヤ及び第 1の反転ギヤの形状、大きさ及びその位置関係と、第 2のラックギヤ、第 2のセクタ一ギヤ及び第 2の反転ギヤの形状、大きさ及びその位置関係とを定めると、第 1及び第 2の反転ギヤを用いた構成を採用しても、第 1のリンクに対する第 2のリンクの転動運動及び伸縮運動を一義的に定めることができる。

[0024] この場合において、更に、第 1の反転ギヤ及び第 1のセクタ一ギヤを第 1のラックギャに対して転動させる駆動力、第 1のセクタ一ギヤを第 1の仮想中心線に添って直動させる駆動力、第 2の反転ギヤ及び第 2のセクタ一ギヤを第 2のラックギヤに対して転動させる駆動力及び第 2のセクタ一ギヤを第 2の仮想中心線に添って直動させる駆動力のうち、少なくとも一つの駆動力を発生する駆動力付与機構を備えることができる。これにより、第 1及び第 2の反転ギヤを用いた場合でも、回転伸縮リンク機構を駆動すること力 Sできる。

[0025] さらに、本発明の回転伸縮リンク機構を直列に複数個接続することによりシリアル多関節機構を構成することができる。このようなシリアル多関節機構を採用することにより、回転伸縮リンク機構を組み合わされるため、複雑な動作を実現することができる。

[0026] このシリアル多関節機構において、回転伸縮関節機構を駆動するために付加された駆動ロープを、それを卷き取ったり引き伸ばしたりするロープ卷き取り装置及び前記ロープ張力出力発生機構との間に存在する他の全ての回転伸縮関節機構内のプーリを介して引き回されるように構成すると、個々の回転伸縮リンク機構の運動を調整することができるため、より複雑な動作を実現することができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の回転伸縮リンク機構の一実施の形態の構成を示す斜視図である。 [図 2A]本発明の回転伸縮リンク機構の実施の形態の回転運動を行う前の状態の主要部の構成を示す斜視図である。

[図 2B]図 2Aの分解斜視図である。

[図 2C]図 2Aの実施の形態の動作を説明するために用いる図である。

[図 3]図 2Aの実施の形態の駆動状態を示す斜視図及びその平面図である。

[図 4]本発明の回転伸縮リンク機構の他の実施の形態の構成概略的に示す図である

[図 5]図 2Aにおけるさらに他の実施の形態及びその駆動状態を示す平面図である。

[図 6]回転伸縮リンク機構を複数組み合わせた場合の実施の形態を示す平面図である。

[図 7]本発明の実施の形態を具体的に製品化した場合の構造を示す斜視図である。

[図 8]本発明の実施の形態を具体的に製品化した場合の構造を示す平面図である。

[図 9]本発明の従来技術を示す概略図及び本発明の実施の形態の概略図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図 1は本発明の回転伸縮リンク機構の一実施の形態の構成を示す斜視図である。また、図 2Aは本発明の回転伸縮リンク機構の実施の形態の回転運動を行う前の状態の主要部の構成を示す斜視図であり、図 2Bは図 2Aの分解斜視図であり、図 2Cは図 2Aの実施の形態の動作を説明するために用いる図である。図 3は図 2Aの実施の形態の駆動状態を示す斜視図及びその平面図である。これらの図において、符号 1は本発明の回転伸縮リンク機構の一実施の形態を示している。この回転伸縮リンク機構は 1、第 1の仮想中心線 3を有する第 1のリンク 5と第 2の仮想中心線 7を有する第 2のリンク 9とが後に詳しく説明する回転伸縮関節機構 11を介して連結されて構成されている。第 1及び第 2のリンク 5， 9は、回転伸縮関節機構 11に拘束され、回転伸縮関節機構 11を介して相互に連結されかつ連動する部材である。第 1及び第 2のリンク 5, 9は金属性の材料を用いて形成されているが、これらは耐久性のあるプラスチック材料を用いて形成してもよい。また、第 1及び第 2の仮想中心線 3， 7は、第 1及び第 2のリンク 5， 9の内部に仮想された中心線を意味し、具体的には第 1及び第 2のリンク 5, 9が相互に重なり合つている状態ではこれらの中心線も相互に重なっており、第 1及び第 2のリンク 5, 9が相互に直交する状態ではこれらの中心線も相互に直交するように設定されている。

[0029] この回転伸縮関節機構 1においては、第 1のリンク 5の第 1の仮想中心線 3と第 2のリンク 9の第 2の仮想中心線 7とが重なっている状態から第 1の仮想中心線 3に対して第 2の仮想中心線 7が交差しながら回転する際に、第 1の仮想中心線 3と第 2の仮想中心線 7との交差点 13が移動する。すなわち回転伸縮関節機構 1は、この交差点 13が第 1の仮想中心線 3上をその回転角に応じる所定の距離だけ変位する間に第 2のリンク 9が第 1のリンク 5に対して回転するように第 1及び第 2のリンク 5， 9を連結するように構成されている。ここで第 1及び第 2の仮想中心線 3， 7の交差点 13は、第 1及び第 2のリンク 5， 9が相互に連動する際に、第 1及び第 2の仮想中心線 3， 7が相互に交わる点を意味している。この場合、第 2のリンク 9がの第 1のリンク 5に対して回転するとその回転角に対応した第 1の仮想中心線 3上の所定の距離だけ交差点 13が移動する。見方を変えると、本発明の実施の形態では、第 1及び第 2のリンク 5, 9が回転伸縮関節機構 11を介して実体の構造部材が存在しなレ、仮想の回転軸 (仮想の回転中心）を中心として相互に回転運動している。

[0030] また、第 1のリンク 5は、所定の間隔をあけて対向する第 1及び第 2の対向壁部 15, 17を有しており、第 1及び第 2の対向壁部 15， 17は第 2のリンク 9と接する側とは反対側の端部の上で連結壁部 16により連結された一体型構造となっている。第 2のリンク 9は、第 1及び第 2の対向壁部 15， 17に対応する第 1及び第 2の被対向壁部 19， 2 1とを有しており、第 1及び第 2の被対向壁部 19， 21は第 1のリンク 5と接する側とは反対側の端部の上で連結壁部 20により連結された一体型構造となっている。すなわち、第 1及び第 2のリンク 5， 9は、後述する第 1及び第 2のラックギヤ 23， 27の位置と対向する第 1及び第 2の対向壁部 15, 17と第 1及び第 2の被対向壁部 19, 21との間の間隔寸法が異なる点を除いてほぼ同じ形状となっている。第 1の対向壁部 15と第 1 の被対向壁部 19とは所定の間隔を介して間隔対向し、第 2の対向壁部 17と第 2の被対向壁部 21とにそれぞれ隣接している。回転伸縮関節機構 11は、第 1の対向壁部 1 5に設けられて第 2の仮想中心線 7に沿って延びる第 1のラックギヤ 23と、第 1のラックギヤ 23と嚙み合う複数の歯 25aを備えて第 1のラックギヤ 23上を転動し且つ第 1の仮想中心線 3に沿ってスライドするように第 1の対向壁部 15にスライド可能に支持された第 1のラックギヤ 25と、第 2の対向壁部 17に設けられて第 1の仮想中心線 3に沿つて延びる第 2ラックギヤ 27と、第 2ラックギヤ 27と嚙み合う複数の歯 29aを備えて第 2 ラックギヤ 27上を転動し且つ第 2の仮想中心線 7に沿ってスライドするように第 2の対向壁部 17にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤ 29とを備えている。第 1のラックギヤ 23は、第 2の仮想中心線 7に沿って直線的に延びるように形成されており、第 2のリンク 9の第 1の被対向壁部 19から第 1のリンク 5の第 1の対向壁部 15側に突出する幅寸法を有している。第 2ラックギヤ 27は、第 1の仮想中心線 3に沿って直線的に延びるように形成されており、第 1のリンク 5の第 2の対向壁部 17から第 2のリンク 9の第 2の被対向壁部 21側に突出する幅寸法を有している。第 1及び第 2のラックギャ 23, 27に fま、複数の歯 23a， 27a力 S形成されてレヽる。なお、第 2のリンク 9の第 1の被対向壁部 19及び第 1のリンク 5の第 2の対向壁部 17の第 1及び第 2のラックギヤ 23 , 27が設けられている付近には貫通孔 19a, 17aが設けられている。これらの貫通孔 19a, 17aは本来なくても良レ、が、これらの貫通孔 19a, 17aが存在することにより、回転伸縮リンク機構の軽量化を図ることができ、また、潤滑油の注油等のギヤのメンテナンスが容易になる。

[0031] また、第 2のリンク 9の第 1の被対向壁部 19には、第 1のラックギヤ 23の上側の第 1 のラックギア 23とほぼ平行する位置に直線的に延びるように貫通孔 19bが設けられている。この貫通孔 19bが存在することにより、後に説明する共通軸 37が第 2の仮想中心線 7に沿って第 1の被対向壁部 19を貫通可能に移動することができる。

[0032] 第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 25, 29は、ほぼ同じ扇型形状を有しており、扇型の弧の部分に複数の歯 25a, 29aが形成されている。第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 25， 29 には、後に説明する第 1及び第 2の対向壁部 15， 17のスライド用凹部 15a， 21aにスライド可能に嵌合されるスライド用凸部 25b， 29bがー体に形成されている。このように第 2のリンク 9の第 1の被対向壁部 19に一体に構成された第 1ラックギヤ 23上を第 1のリンク 5の第 1の対向壁部 15にスライド可能に支持された第 1のセクタ一ギヤ 25が複数の歯 25aを介して転動し、第 1のリンク 5の第 2の対向壁部 17に一体に構成された第 1ラックギヤ 23上を第 2のリンク 9の第 2の被対向壁部 21にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤ 29が複数の歯 29aを介して転動することにより、第 1及び第 2 のリンク 5, 9の運動に剛性を与えることができる。

[0033] 図 1に示す本実施の形態では、第 1のセクタ一ギヤ 25の第 1のリンク 5の第 1の対向壁部 15側及び第 2のセクタ一ギヤ 29の第 2のリンク 9の第 2の被対向壁部 21側には、第 1及び第 2の仮想中心線 3， 7に沿って、突起 25b, 29bが設けられている。そして、第 1のリンク 5の第 1の対向壁部 15及び第 2のリンク 9の第 2の被対向壁部 21には、第 1及び第 2の仮想中心線 3， 7に沿って細長い貫通孔 15a， 21aが設けられている。突起 25b， 29bは、本発明のスライド用凸部としてこの貫通孔 15a, 21 aにスライド可能に嵌合されている。突起 25b， 29bの寸法は、貫通孔 15a, 21aの寸法よりも小さくなっている。なお、上記実施の形態では、突起 25b， 29bは第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 25， 29に形成され、貫通孔 15a, 21aは、第 1の対向壁部 15及び第 2の被対向壁部 21に形成されているが、スライド用凸部としての突起を第 1の対向壁部 15及び第 2の被対向壁部 21に形成し、スライド用凹部としての貫通孔を第 1及び第 2のセクターギヤ 25, 29に形成してもよいのはもちろんである。また、本実施の形態では、本発明のスライド用凹部として貫通孔 15a, 21aを用いた力スライド用凹部は、突起 25 b, 29bをスライド可能に嵌合させるものであればよいため、第 1の対向壁部 15及び第 2の被対向壁部 21を貫通していても貫通していなくてもよい。本実施の形態では、突起 25b, 29bが貫通孔 15a, 21aにスライド可能に嵌合されることにより、第 1のリンク 5は第 2のリンク 9に対して伸縮運動を行うことができる。これに回転運動が加わることにより、本発明の回転伸縮リンク機構の回転運動及び伸縮機構を実現することができる。

[0034] 本実施の形態において、第 1ラックギヤ 23及び第 1のセクタ一ギヤ 25の形状、大きさ及びその位置関係と、第 2ラックギヤ 27及び第 2のセクタ一ギヤ 29の形状、大きさ及びその位置関係とは、次のような条件のもとに定められている。すなわち、図 1に示すように第 1及び第 2の仮想中心線 3, 7が共に存在する仮想平面 31に垂直に投影して見る状態において、第 1のラックギヤ 23に対する第 1のセクタ一ギヤ 25の相対的な回転量及び回転方向をそれぞれ RQ1及び RD1とし、第 2ラックギヤ 27に対する第 2のセクタ一ギヤ 29の相対的な回転量及び回転方向を RQ2及び RD2とすると、回転量 RQ1及び RQ2は等しく且つ回転方向 RD1及び RD2は方向が逆になる。また、第 1のセクタ一ギヤ 25の第 1の仮想中心線 3に沿うスライド量及びスライド方向をそれぞれ SQ1及び SD1とし、第 2のセクタ一ギヤ 29の第 2の仮想中心線 7に沿うスライド量及びスライド方向をそれぞれ SQ2及び SD2とすると、スライド量 SQ1及び SQ2は等しく且つスライド方向 SD1及び SD2は相対的に逆方向になる。すなわち、第 1及び第 2のラックギヤ 23, 27と第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 25， 29とが嚙み合う部分の長さはほぼ同じ長さとなっている。ここで、第 1及び第 2の仮想中心線 3， 7が共に存在する仮想平面 31とは、第 1及び第 2の仮想中心線 3, 7が相互に交差する状態で存在しうる仮想された平面を意味する。このように第 1ラックギヤ 23及び第 1のセクタ一ギヤ 25の形状、大きさ及びその位置関係と、第 2ラックギヤ 27及び第 2のセクタ一ギヤ 29の形状、大きさ及びその位置関係とを定めると、第 1のリンク 5に対する第 2のリンク 9の転動運動及び伸縮運動を一義的に定めることができる。

また、図 4は、本発明の回転伸縮リンク機構の他の実施の形態の構成概略的に示す図である。この図において、図 1及び図 3に示した実施の形態と共通する部分については図 1及び図 3に付した符号の数字に 100をカ卩えた数の符号を付してある。第 1 のラックギヤ 123及び第 1のセクタ一ギヤ 125の形状、大きさ及びその位置関係と、第 2のラックギヤ 127及び第 2のセクタ一ギヤ 129の形状、大きさ及びその位置関係とは、第 1の仮想中心線 103に対して第 2の仮想中心線 107が相対的に回転する際に仮想平面上に生ずる第 2の仮想中心線 107の回転中心 33と第 1の仮想中心線 103 との間の最短距離 L1及びこの回転中心と第 2の仮想中心線 107との間の最短距離 L2が常に完全に一定になるように定められている。回転中心 33は、平面上のある物の運動がある点回りの回転運動とみなすことができる場合におけるその点を意味する。したがって、第 2の仮想中心線 7が運動する際にある点との間の最短距離が一定であれば、第 2の仮想中心線 7はその点を回転中心とする回転運動をしていることになる。この場合、第 1及び第 2のラックギヤ 123, 127は、図面上のほぼ左方向に進むに従って半径が小さくなつていき且つ図面上のほぼ上方向に凸状に湾曲している。また、第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 125， 129は、図面上のほぼ左方向に進むに従って半径が小さくなつていき且つ図面のほぼ下方向に凸状に湾曲している。図 4において、第 1及び第 2のラックギヤ 123, 127と第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 125, 129の複数の歯は省略されているが、第 1及び第 2のラックギヤ 123, 127と第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 125, 129とがそれぞれ嚙み合う部分の長さはほぼ同じ長さとなっている。この本発明の他の実施の形態により、理想的な回転伸縮リンク機構を実現することができる。

[0036] 本発明の実施の形態は、図 1に示すように第 1のセクタ一ギヤ 25を第 1ラックギヤ 2 3に対して転動させる駆動力、第 1のセクタ一ギヤ 25を第 1の仮想中心線 3に添って直動させる駆動力、第 2のセクタ一ギヤ 29を第 2のラックギヤ 27に対して転動させる駆動力及び第 2のセクタ一ギヤ 29を第 2の仮想中心線 7に添って直動させる駆動力のうち、少なくとも一つの駆動力を発生する駆動力付与機構 35を更に備えている。この駆動力付与機構 35は、回転伸縮リンク機構 11を駆動するために設けられている。本実施の形態では、具体的な駆動力付与機構 35として、第 1及び第 2の仮想中心線 3, 7間の交差点上に仮想平面 31に対して軸線が垂直に延び且つ第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 25, 29を回転自在に貫通する共通軸 37と、共通軸 37に支持されたブーリ 39に掛かって第 1及び第 2の仮想中心線 3, 7の両方に沿って伸びる駆動ロープ 4 1と、駆動ロープ 41を卷き取るロープ卷き取り装置と、駆動ロープ 41の張力を自在に発生するロープ張力発生機構 43とを備えている。プーリ 39は、駆動ロープ 41が卷き付けられて共通軸 37の軸を中心に回転する滑車である。駆動ロープ 41には、ワイヤロープが用いられている力強度の高いロープであればどのような材質を用いてもよいのはもちろんである。ロープ卷き取り装置 43及びロープ張力発生機構 43は、特に図示されていないモータを駆動源としている力駆動源となるものであればモータに限られるものではなレ、。そして、ロープ卷き取り装置 43から引き出された駆動ロープ 4 1の先端は第 1のリンク 5または第 2のリンク 9の一方に固定されており、駆動ロープ 41 はロープ卷き取り装置 43により卷き取られること及びロープ張力出力発生機構により張力が与えられる。これにより、第 1のセクタ一ギヤ 25を第 1の仮想中心線 3に沿って直動させる駆動力および第 2のセクタ一ギヤ 29を第 2の仮想中心線 7に沿って直動させる駆動力の両方を発生することができる。

[0037] 上記のロープ張力発生機構 43を中心とした駆動力付与機構 35では、外力が働かない限り駆動ロープ 41を引き出すことができない。そこで、第 1のリンク 5と第 2のリンク 9との間には、第 1の仮想中心線 3と第 2の仮想中心線 7とを相対的に回転させようとする力を常時発生する復帰機構が設けられている。本実施の形態では復帰機構としてばね 47が用いられている。このようにばね 47を用いると、駆動力付与機構 35におレ、て駆動ロープ 41の卷き取り及び引き出しに必要な駆動ロープ 41に張力を与えることができ、さらに駆動ロープ 41のたわみを防止することができるために回転伸縮リンク機構に剛性を与えることができる。

[0038] 本実施の形態は、第 1及び第 2の対向壁部 15， 17の間に第 2のリンク 9が位置するように構成されている。すなわち、第 2のリンク 9の第 1の被対向壁部 19と第 2の被対向壁部 21とを所定の間隔をあけて配置し、第 1の対向壁部 15、第 1の被対向壁部 1 9、第 2の被対向壁部 21及び第 2の対向壁部 17の順番に交互に並ぶように第 1のリンク 5と第 2のリンク 9とが組み合わされて構成されている。このようにすると、少ない部品数でし力もコンパクトに回転伸縮リンク機構を構成することができる。その結果、回転伸縮リンク機構の小型化、低コストィ匕を図ることができる。

[0039] また、第 2のリンク 9の第 1の被対向壁部 19と第 2の被対向壁部 21とが所定の間隔をあけて配置されて第 1のリンク 5と第 2のリンク 9とが組み合わせられる場合の組み合わせは上記の例に限られず、第 1の対向壁部 15、第 1の被対向壁部 19、第 2の対向壁部 17及び第 2の被対向壁部 21の順番に交互に並ぶようにしてもよい。このような組み合わせにしても、少ない部品数でし力もコンパクトに回転伸縮リンク機構を構成すること力 Sできる。

[0040] なお、特に図示していないが、本実施の形態を、第 1のリンク 5の第 1の対向壁部 15 及び第 2の対向壁部 17並びに第 2のリンク 9の第 1の被対向壁部 19及び第 2の被対向壁部 21の少なくとも一方を、対応する仮想中心線方向の長さが機械的に調節できるように構成することができる。機械的に調整する方法としては、第 1及び第 2のリンク 5, 9を第 1及び第 2の仮想中心線 3， 7方向にスライド可能なスライド機構を介して結合される二つの分割リンクと、これら二つの分割リンクとスライド機構とを固定状態にする構造とにより構成する。固定状態にする構造としては、ビス止め等を用いることができる。このようにリンクの長さを機械的に調整できるようにすると、用途に応じてリンクの長さを設定できるので、リンクの種類を多種類用意する必要がなくなって、汎用性が高くなる。また、貫通孔 15a, 21a内にビス止めすることにより突起 25b, 29bが貫通孔 15a， 21a内をスライドする距離を制限する方法等がある。これにより、回転伸縮リンク機構の可動範囲を調整したい場合でも、部品を取り替える必要がない。

図 5は、本発明の更に他の実施の形態及びその駆動状態を示す平面図である。この図において、図 1及び図 3に示した実施の形態と共通する部分については図 1及び図 3に符号の数字に 200をカ卩えた数の符号を付してある。回転伸縮関節機構 211 は、壁 219に設けられて第 2の仮想中心線 207に沿って延びる第 1のラックギヤ 223 と、第 1の仮想中心線 203に沿ってスライドするように壁 215にスライド可能に支持された第 1のセクタ一ギヤ 225と、第 1のラックギヤ 223及び第 1のセクタ一ギヤ 225の間に位置して両者と嚙み合って回転する第 1の反転ギヤ 53と、第 2の対向壁部 217 に設けられて第 1の仮想中心線 3に沿って延びる第 2のラックギヤ 227と、第 2の仮想中心線 207に沿ってスライドするように第 2の被対向壁部 221にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤ 229と、第 2のラックギヤ 227と第 2のセクタ一ギヤ 229との間に位置して両者と嚙み合って回転する第 2の反転ギヤ 55とを備えている。図 1及び図 3に示す実施の形態と比較すると、本実施の形態では、第 1及び第 2のリンク 205， 2 09、第 1及び第 2のラックギヤ 223, 227及び第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 225, 229 力図 1及び図 3に示す実施の形態における第 1及び第 2のリンク 5， 9、第 1及び第 2 のラックギヤ 23, 27及び第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 25, 29に対してすべて反転した状態で構成されている。そして、第 1及び第 2の反転ギヤ 53, 55は第 1及び第 2のラックギヤ 223, 227及び第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 225, 229の間に挟まれて両者と嚙み合うように構成されている。第 1及び第 2の反転ギヤ 53, 55は、第 1及び第 2のラックギヤ 223， 227及び第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 225, 229が直接嚙み合うように構成されると、第 1のリンク 205に対して第 2のリンク 209が上側に回転してしまうため、第 1のリンク 205に対して第 2のリンク 209が下側に回転するようにするため採用されている。このような第 1及び第 2の反転ギヤ 53， 55を用いた回転伸縮リンク機構を採用することにより、第 1及び第 2のラックギヤ 223, 227や第 1及び第 2のセクタ一ギヤ 225， 229を、第 1の仮想中心線 203に対する第 2の仮想中心線 207の回転中心から大きく離すことが可能となり、その回転中心付近の空間をより大きく取ることが可能となる。

[0042] この実施の形態では、第 1及び第 2の仮想中心線 203, 207が共に存在する仮想平面に垂直に投影して見る状態において、第 1のラックギヤ 223に対する第 1のセクターギヤ 225の相対的な回転量 RQ201及び回転方向 RD201と第 2のラックギヤ 22 7に対する第 2のセクタ一ギヤ 229の相対的な回転量 RQ202及び回転方向 RD202 については、回転量 RQ201及び RQ202が等しく且つ回転方向 RD201及び RD20 2が逆になり、第 1のセクタ一ギヤ 225の第 1の仮想中心線 203に沿うスライド量 SQ2 01及びスライド方向 SD201と第 2のセクタ一ギヤ 229の第 2の仮想中心線 7に沿うスライド量 SQ202及びスライド方向 SD202については、スライド量 SQ201及び SQ20 2が等しく且つスライド方向 SD201及び SD202が相対的に逆方向になるように、第 1のラックギヤ 223、第 1のセクタ一ギヤ 225及び反転ギヤ 53の形状、大きさ及びその位置関係と、第 2のラックギヤ 227、第 2のセクタ一ギヤ 229及び第 2の反転ギヤ 55 の形状、大きさ及びその位置関係とを定められている。このように第 1のラックギヤ 22 3、第 1のセクタ一ギヤ 225及び反転ギヤ 53の形状、大きさ及びその位置関係と、第 2のラックギヤ 227、第 2のセクタ一ギヤ 229及び第 2の反転ギヤ 55の形状、大きさ及びその位置関係とを定めると、第 1及び第 2の反転ギヤ 53, 55を用いた構成を採用しても、第 1のリンク 205に対する第 2のリンク 209の転動運動及び伸縮運動を一義的に定めることができる。

[0043] この実施の形態においては、更に、第 1の反転ギヤ 53及び第 1のセクタ一ギヤ 225 を第 1のラックギヤ 223に対して転動させる駆動力、第 1のセクタ一ギヤ 225を第 1の仮想中心線 3に添って直動させる駆動力、第 2の反転ギヤ 55及び第 2のセクターギャ 229をラックギヤ 227に対して転動させる駆動力及び第 2のセクタ一ギヤ 229を第 2 の仮想中心線 7に添って直動させる駆動力のうち、少なくとも一つの駆動力を発生する駆動力付与機構 235を備えることができる。これにより、第 1及び第 2の反転ギヤ 53 , 55を用いた場合でも、回転伸縮リンク機構を駆動することができる。

[0044] 図 6は、回転伸縮リンク機構を複数組み合わせた場合の実施の形態を示す平面図である。この実施の形態では、回転伸縮リンク機構を直列に 3つ接続することによりシリアル多関節機構 57を構成している。接続する回転伸縮リンク機構の個数は、必要に応じていくつでもよい。このように回転伸縮リンク機構を組み合わせてシリアル多関節機構 57を構成すると、複雑な動作を実現することができる。

[0045] このシリアル多関節機構の実施の形態においては、 3つの回転伸縮関節機構を駆動するために付加された駆動ロープ 41を、それを卷き取ったり引き伸ばしたりする口一プ卷き取り装置 43及びロープ張力出力発生機構 43との間に存在する他の全ての回転伸縮関節機構内のプーリ 39を介して引き回されるように構成されている。このようにすると、駆動ロープを卷き取ったり引き伸ばしたりするロープ卷き取り装置 43及びロープ張力出力発生機構 45のすベてを運動しない基部に配置することができるため ,シリアル多関節機構の運動する部分の質量を軽くすることが容易となる。

[0046] なお、図 7、本実施の形態を具体的に製品化した場合の構造を示す斜視図であり、図 8はこの図 7の構造を人体に適用した場合の状態を示す図である。

[0047] 以上、本発明の本実施の形態について説明したが、以下、特許請求の範囲に記載した発明以外の他の発明の特徴を列記する。

[0048] [1] 第 1乃至第 n (nは正の整数）のリンクが第 1乃至第 (n— 1)の回転伸縮関節機構を介して直列接続されており、前記第 1乃至第 nのリンクの各仮想中心線が直線状に重なっている状態で第 1乃至第 nのリンクは直線的に並んでおり、

前記第 1乃至第 n— 1の回転伸縮関節機構が、前段のリンクに対して後段のリンクが前段の仮想中心線と後段の仮想中心線とが重なっている状態から前記前段の仮想中心線に対して前記後段の仮想中心線が回転する際に、前記前段の仮想中心線と前記後段の仮想中心線との交差点が前記前段の仮想中心線上を変位するように構成されている回転伸縮リンク機構であって、

前記前段のリンクは所定の間隔をあけて対向する第 1及び第 2の対向壁部を有しており、

前記後段のリンクは前記第 1の対向壁部と対向する第 1の被対向壁部と前記第 2の対向壁部と対向する第 2の被対向壁部とを有しており、

前記回転伸縮関節機構は、前記第 1の被対向壁部に設けられて前記後段の仮想中心線に沿って延びる第 1のラックギヤと、前記第 1のラックギヤと嚙み合う複数の歯を備えて前記第 1のラックギヤ上を回動し且つ前記前段の仮想中心線に沿ってスライドするように前記第 1の対向壁部にスライド可能に支持された第 1のセクタ一ギヤと、前記第 2の対向壁部に設けられて前記前段の仮想中心線に沿って延びる第 2のラックギヤと、前記第 2のラックギヤと嚙み合う複数の歯を備えて前記第 2のラックギヤ上を回動し且つ前記後段の仮想中心線に沿ってスライドするように前記第 2の被対向壁部にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤとを備えていることを特徴とする回転伸縮リンク機構。

[0049] [2] 前記第 1のラックギヤに対する前記第 1のセクタ一ギヤの相対的な回転方向と前記第 2のラックギヤに対する第 2のセクタ一ギヤの相対的な回転方向とが逆になり、前記 1のセクタ一ギヤの前記前段の仮想中心線に沿うスライド方向と第 2のセクタ一ギヤの前記後段の仮想中心線に沿うスライド方向とが相対的に逆方向になるように、前記第 1のラックギヤ及び前記第 1のセクタ一ギヤの位置関係、前記第 2のラックギヤ及び第 2のセクタ一ギヤの位置関係、前記第 1のラックギヤ及び前記第 2のラックギヤの位置関係並びに前記第 1のセクタ一ギヤ及び第 2のセクタ一ギヤの位置関係が定められていることを特徴とする上記 [1]に記載の回転伸縮リンク機構。

[0050] [3] 前記第 1及び第 2のセクタ一ギヤの回転中心が、前記前段の仮想中心線と前記後段の仮想中心線との交差点の回転中心よりも、外側に位置するように、前記第 1 のラックギヤ及び前記第 1のセクタ一ギヤの位置関係並びに前記第 2のラックギヤ及び第 2のセクタ一ギヤの位置関係が定められている上記 [2]に記載の回転伸縮リンク機構。

[0051] [4] 第 1乃至前記 (n— 1)の回転伸縮関節機構の前記第 2のセクタ一ギヤを前記第 2のラックギヤに対して回動させる駆動力を前記第 2のセクタ一ギヤにそれぞれ同期して付与する駆動力付与機構を更に備えている上記 [1]に記載の回転伸縮リンク機構。

[0052] [5] 上記 [1]乃至 [4]に記載の回転伸縮リンク機構は、指等の複数の関節を有する骨格に対して、前記関節の回転中心よりも径方向外側に位置するように配置されて、前記骨格の動きに応じて変形するように構成されており、

第 1乃至前記 (n— 1)の回転伸縮関節機構における前記前段の仮想中心線と前記後段の仮想中心線との交差点の回転中心が前記関節の回転中心と実質的に一致するように、前記第 1及び第 2のラックギヤの形状及び前記第 1及び第 2のセクターギャの形状が定められていることを特徴とする回転伸縮リンク機構。

産業上の利用可能性

本発明によれば、回転伸縮関節機構を有する回転伸縮リンク機構によって、回転運動だけでなく伸縮運動も実現することができるため、リンク機構において実体の構造部材が存在しない空間に仮想の回転軸を有する関節ならびにその仮想の回転軸周りの回転運動を実現することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の仮想中心線を有する第 1のリンクと第 2の仮想中心線を有する第 2のリンクと力回転伸縮関節機構を介して連結されている回転伸縮リンク機構であって、前記回転伸縮関節機構は、前記第 1の仮想中心線と前記第 2の仮想中心線とが重なっている状態から前記第 1の仮想中心線に対して前記第 2の仮想中心線が交差しながら回転する際に、前記第 1の仮想中心線と前記第 2の仮想中心線との交差点が前記第 1の仮想中心線上をその回転角に応じる所定の距離だけ変位するように前記第 1及び第 2のリンクを連結するように構成されていることを特徴とする回転伸縮リンク機構。

[2] 前記第 1のリンクは所定の間隔をあけて対向する第 1及び第 2の対向壁部を有しており、

前記第 2のリンクは前記第 1の対向壁部と対向する第 1の被対向壁部と前記第 2の対向壁部と対向する第 2の被対向壁部とを有しており、

前記回転伸縮関節機構は、前記第 1の被対向壁部に設けられて前記第 2の仮想中心線に沿って延びる第 1のラックギヤと、前記第 1のラックギヤと嚙み合う複数の歯を備えて前記第 1のラックギヤ上を転動し且つ前記第 1の仮想中心線に沿ってスライドするように前記第 1の対向壁部にスライド可能に支持された第 1のセクタ一ギヤと、前記第 2の対向壁部に設けられて前記第 1の仮想中心線に沿って延びる第 2のラックギャと、前記第 2のラックギヤと嚙み合う複数の歯を備えて前記第 2のラックギヤ上を転動し且つ前記第 2の仮想中心線に沿ってスライドするように前記第 2の被対向壁部にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤとを備えていることを特徴とする請求項 1に記載の回転伸縮リンク機構。

[3] 前記第 1及び第 2の仮想中心線が共に存在する仮想平面へ垂直に投影して見る状態において、前記第 1のラックギヤに対する前記第 1のセクタ一ギヤの相対的な第 1の回転量及び第 1の回転方向と前記第 2のラックギヤに対する前記第 2のセクタ一ギヤの相対的な第 2の回転量及び第 2の回転方向については、前記第 1及び第 2の回転量が等しく且つ前記第 1及び第 2の回転方向が逆になり、前記第 1のセクターギャの前記第 1の仮想中心線に沿う第 1のスライド量及び第 1のスライド方向と前記第 2 のセクタ一ギヤの前記第 2の仮想中心線に沿う第 2のスライド量及び第 2のスライド方向については、前記第 1及び第 2のスライド量が等しく且つ前記第 1及び第 2のスライド方向が相対的に逆方向になるように、前記第 1のラックギヤ及び前記第 1のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係と、前記第 2のラックギヤ及び第 2のセクターギャの形状、大きさ及びその位置関係とが定められていることを特徴とする請求項 2に記載の回転伸縮リンク機構。

[4] 前記第 1の仮想中心線に対して第 2の仮想中心線が相対的に回転する際に前記仮想平面上に生ずる前記第 2の仮想中心線の回転中心と前記第 1の仮想中心線との間の最短距離及び前記回転中心と前記第 2の仮想中心線との間の最短距離が常に実質的に一定になるように、前記第 1のラックギヤ及び前記第 1のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係と、前記第 2のラックギヤ及び第 2のセクタ一ギヤの形状、大きさ及びその位置関係とが定められていることを特徴とする請求項 2に記載の回転伸縮リンク機構。

[5] 前記第 1のセクタ一ギヤを前記第 1のラックギヤに対して転動させる駆動力、前記第 1のセクタ一ギヤを前記第 1の仮想中心線に添って直動させる駆動力、前記第 2のセクタ一ギヤを前記第 2のラックギヤに対して転動させる駆動力及び前記第 2のセクタ一ギヤを前記第 2の仮想中心線に添って直動させる駆動力のうち、少なくとも一つの前記駆動力を発生する駆動力付与機構を更に備えている請求項 2に記載の回転伸縮リンク機構。

[6] 前記駆動力付与機構は、

前記第 1及び第 2の仮想中心線間の交差点上に前記仮想平面に対して軸線が垂直に延び且つ前記第 1及び第 2のセクタ一ギヤを回転自在に貫通する共通軸と、前記共通軸に支持されたプーリと、

前記プーリに掛かって前記第 1及び第 2の仮想中心線の両方に沿って伸びる駆動ロープと、

前記駆動ロープを巻き取るロープ巻き取り装置と、

前記駆動ロープの張力を自在に発生するロープ張力発生機構とを備え、前記ロープ巻き取り装置から引き出された前記駆動ロープの先端が前記第 1のリンクまたは第 2のリンクの一方に固定されており、

前記駆動ロープが前記ロープ卷き取り装置により卷き取られること及び前記ロープ張力出力発生機構により張力が与えられることにより、前記第 1のセクタ一ギヤを前記第 1の仮想中心線に沿って直動させる駆動力および前記第 2のセクタ一ギヤを前記第 2の仮想中心線に沿って直動させる駆動力の両方を発生することを特徴とする請求項 5に記載の回転伸縮リンク機構。

[7] 前記第 1のリンクと前記第 2のリンクとの間には、前記第 1の仮想中心線と前記第 2 の仮想中心線とを相対的に回転させようとする力を常時発生する復帰機構が設けられていることを特徴とする請求項 6に記載の回転伸縮リンク機構。

[8] 前記第 1及び第 2の対向壁部の間に前記第 2のリンクの前記第 1の被対向壁部と前記第 2の被対向壁部が位置していることを特徴とする請求項 1に記載の回転伸縮リンク機構。

[9] 前記第 2のリンクの前記第 1の被対向壁部と前記第 2の被対向壁部とは所定の間隔をあけて配置されており、

前記第 1の対向壁部、前記第 1の被対向壁部、前記第 2の被対向壁部及び前記第 2の対向壁部の順番に交互に並ぶように前記第 1のリンクと前記第 2のリンクとが組み合わされていることを特徴とする請求項 1に記載の回転伸縮リンク機構。

[10] 前記第 2のリンクの前記第 1の被対向壁部と前記第 2の被対向壁部とは所定の間隔をあけて配置されており、

前記第 1の対向壁部、前記第 1の被対向壁部、前記第 2の対向壁部及び前記第 2 の被対向壁部の順番に交互に並ぶように前記第 1のリンクと前記第 2のリンクとが組み合わされていることを特徴とする請求項 1に記載の回転伸縮リンク機構。

[11] 前記第 1のセクタ一ギヤ及び前記第 1の対向壁部の一方並びに前記第 2のセクタ一ギヤ及び前記第 2の被対向壁部の一方にそれぞれスライド用凸部が設けられ、前記第 1のセクタ一ギヤ及び前記第 1の対向壁部の他方並びに前記第 2のセクターギャ及び前記第 2の被対向壁部の他方に前記スライド用凸部がスライド可能に嵌合されるスライド用凹部がそれぞれ設けられている請求項 1に記載の回転伸縮リンク機構

[12] 前記第 1のリンクの第 1及び第 2の対向壁部及び前記第 2のリンクの第 1及び第 2の被対向壁部の少なくとも一方は、対応する前記仮想中心線方向の長さを機械的に調節できるように構成されていることを特徴とする請求項 2に記載の回転伸縮リンク機構

[13] 前記回転伸縮関節機構は、

前記第 1の被対向壁部に設けられて前記第 2の仮想中心線に沿って延びる第 1のラックギヤと、第 1の仮想中心線に沿ってスライドするように前記第 1の対向壁部にスライド可能に支持された第 1のセクタ一ギヤと、前記第 1のラックギヤ及び前記第 1のセクタ一ギヤの間に位置して両者と嚙み合って回転する第 1の反転ギヤと、

前記第 2の対向壁部に設けられて前記第 1の仮想中心線に沿って延びる第 2のラックギヤと、前記第 2の仮想中心線に沿ってスライドするように前記第 2の被対向壁部にスライド可能に支持された第 2のセクタ一ギヤと、前記第 2のラックギヤと前記第 2のセクタ一ギヤとの間に位置して両者と嚙み合って回転する第 2の反転ギヤとを備えていることを特徴とすることを請求項 1に記載の回転伸縮リンク機構。

[14] 前記第 1及び第 2の仮想中心線が共に存在する仮想平面に垂直に投影して見る状態において、前記第 1のラックギヤに対する前記第 1のセクタ一ギヤの相対的な第 1 の回転量及び第 1の回転方向と前記第 2のラックギヤに対する第 2のセクタ一ギヤの相対的な第 2の回転量及び第 2の回転方向については、前記第 1及び第 2の回転量が等しく且つ前記第 1及び第 2の回転方向が逆になり、前記 1のセクタ一ギヤの前記第 1の仮想中心線に沿う第 1のスライド量及び第 1のスライド方向と第 2のセクターギャの前記第 2の仮想中心線に沿う第 2のスライド量及び第 2のスライド方向については、前記第 1及び第 2のスライド量が等しく且つ前記第 1及び第 2のスライド方向が相対的に逆方向になるように、前記第 1のラックギヤ、前記第 1のセクタ一ギヤ及び前記第 1の反転ギヤの形状、大きさ及びその位置関係と、前記第 2のラックギヤ、第 2のセクタ一ギヤ及び前記第 ₂の反転ギヤの形状、大きさ及びその位置関係とが定められていることを特徴とする請求項 13に記載の回転伸縮リンク機構。

[15] 第 1の反転ギヤ及び前記第 1のセクタ一ギヤを前記第 1のラックギヤに対して転動させる駆動力、前記第 1のセクタ一ギヤを前記第 1の仮想中心線に添って直動させる駆動力、第 2の反転ギヤ及び前記第 2のセクタ一ギヤを前記第 2のラックギヤに対して転動させる駆動力及び前記第 2のセクタ一ギヤを前記第 2の仮想中心線に添って直動させる駆動力のうち、少なくとも一つの前記駆動力を発生する駆動力付与機構を更に備えている請求項 14に記載の回転伸縮リンク機構。

[16] 請求項 6または 7に記載の回転伸縮リンク機構が直列に複数個接続されて構成されるシリアル多関節機構。

[17] 請求項 6または 7に記載の回転伸縮リンク機構が直列に複数個接続されて構成され、回転伸縮関節機構を駆動するために付加された前記駆動ロープが、それを巻き取ったり弓 Iき伸ばしたりする前記ロープ卷き取り装置及び前記ロープ張力出力発生機構との間に存在する他の全ての回転伸縮関節機構内のプーリを介して引き回されるシリアル多関節機構。